Надо Знать![]() |
ВведениеПрочность - способность материала сопротивляться необратимый ( пластической, вязкой) деформации и разрушению (разделению на части) под действием нагрузок или других факторов (усадка, неравномерное температурное поле и т. д.). Потеря прочности или превышение ее предельного значения приводит к разрушению материала и детали или конструкции из него изготовленной. Различают прочность собственно материала и конструкционную прочность, а по способу приложения нагрузки: кратковременную, длительную и прочность в условиях циклических нагрузок и усталости. Показатели прочности: временное сопротивление или предел прочности, граница упругости, предел текучести, граница длительной прочности, предел выносливости. 1. Допустимые напряжения Наибольшие напряжения в материале детали из условия надежной ее работы следует ограничивать допустимыми значениями. При растяжении и сжатии допустимые напряжения обозначают соответственно Если известны допустимые напряжения и есть формулы, определяющие напряжение через усилия и моменты в сечении, то можно, в принципе, рассчитать на прочность любую деталь. 2. Оценка прочности при различных видах деформацииПри растяжении или сжатия стержня находят опасные сечения, в которых напряжения достигают наибольших по модулю значений, и для этих сечений записывают условие прочности в виде: Для случая сдвига (среза) При сгибании При кручении При поверхностном смятии деталей В этих уравнениях:
Для случая сложного напряженного состояния, когда вектор напряжения в материале произвольно направлен в трехмерных координатах, эквивалентное напряжение и условие наступления предельного состояния определяют руководствуясь теориями прочности. 3. Прочностные испытания материалов3.1. Образцы для испытаний![]() Разрывная машина для испытаний образцов на растяжение Важной характеристикой материала является предел прочности, которую определяют в результате разрушения образцов при статических испытаний на специальных разрывных машинах. Чаще всего испытывают на растяжение, реже на сжатие, изгиб или кручения. В случае растяжения стандартный образец круглого (реже прямоугольного) сечения нагружают двумя одинаковыми и противоположно направленными силами вдоль его оси. Эти силы плавно растут до тех пор, пока образец не разрушится. Чаще используют длинные образцы, в которых отношение длины к поперечному диаметру l / d = 10, реже - короткие, в которых l 0 / d 0 = 5, где l 0 - начальная расчетная длина и d 0 - начальный диаметр образца; S 0 - начальная площадь поперечного сечения образца). Перед испытанием вроде наносят отметки, которыми обозначают величину l 0, затем измеряют l 0 и d 0. 3.2. Диаграмма растяженияНа основе испытаний образцов на разрывных машинах строится диаграмма растяжения ( диаграмма деформирования) в координатах напряжение - деформация. Характер диаграммы зависит от свойств испытуемого материала. Типичный такой диаграммы изображен на рисунке. Диаграмма растяжения имеет ряд характерных участков. С начала погрузки до определенного значения напряжений имеет место прямо пропорциональна зависимость между напряжением и деформацией. На этой стадии растяжения справедливый закон Гука. Далее эта линейная зависимость теряется и предел называется граница пропорциональности. Итак границей пропорциональности называется напряжение, после которого нарушается закон Гука. При дальнейшем увеличении нагрузки, в материале появляются остаточные деформации, не исчезающие после разгрузки. Наибольшее напряжение, к которому остаточная деформация не оказывается, называется пределом упругости. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к появлению горизонтальной площинкы текучести на диаграмме деформирования. Такой процесс деформации называют текучестью материала сопровождается остаточным удлинением, не исчезающей после разгрузки. Итак, пределом текучести (Yield Strength) σ Т называется наименьшее напряжение, при котором деформация образца происходит при постоянном растягивающие напряжения. Начало пластической деформации соответствует наступлению некоторого критического состояния, которое можно обнаружить не только за появлением остаточных деформаций, но и за повышением температуры, изменением электропроводности и магнитных свойств при этом. После стадии текучести материал снова приобретает способность увеличивать сопротивление (Strain Hardening) в некоторой границы. Напряжение, соответствующее максимальному сопротивлению материала называется временное сопротивление или предел прочности (Ultimate Strenght) и обозначается σ в. Дальнейшее растяжение образца сопровождается появлением шейки (локализации деформации), его разупрочнения и разрушением (Fracture). Граница (предел) прочности при сжатии плотных изверженных и метаморфических горных пород составляет около 100 МПа, а для особо прочных пород, например, базальтов, достигает 500 МПа. Прочность осадочных пород существенно зависит от ихнои структуры и пористости и лежит в пределах 5-200 МПа. Теории прочности разрабатывались многими учеными, среди которых были Галилео Галилей, Сен-Венана, Кулон, Максвелл, Мор, Риттингер и др.. См.. такжеЛитература
код для вставки Данный текст может содержать ошибки. скачать |